Rewolucja w modelowaniu budynków

Modelowanie informacji o budynkach (BIM), czyli cyfrowa reprezentacja cech fizycznych i funkcjonalnych budowli, jest narzędziem pomagającym w podejmowaniu decyzji dotyczących budynków podczas ich eksploatacji. Od budowy i projektowania po montaż instalacji i recykling materiałów budowlanych — BIM umożliwia zaawansowaną wizualizację 3D, uwzględniającą także czas i koszty. Obecnie niewiele budynków czy przedsięwzięć budowlanych posiada pełną cyfrową dokumentację procesu budowy, co oznacza, że potrzebne jest oprogramowanie BIM dla istniejących, jak i przyszłych obiektów.

Celem projektu BIMAUTOGEN (Collaboration for Research and Education in Automated Generation of Building Information Models), finansowanego ze środków UE, było opracowanie nowego oprogramowania do skanowania budynków przy pomocy zaawansowanych metod BIM. W inicjatywie wzięli udział specjaliści z zakresu skanowania, wideogrametrii, obrazowania komputerowego, uczenia maszynowego oraz parametrycznego modelowania obiektów, którzy pracowali nad automatycznym modelowaniem aktualnego stanu wszelkiego rodzaju budowli.

Aby zrealizować założenia techniczne, zespół zastosował nowe podejście do tworzenia danych chmury punktów infrastruktury przy pomocy wideogrametrii, łączące nowe metody czyszczenia danych, które regulują gęstość punktów, a także uwzględniają luki w danych i wartości izolowane. Następnie opracowano opartą na uczeniu maszynowym metodę wyodrębniania obiektów z danych chmury punktów i elementów, koncentrując się na mostach, budynkach i zakładach przemysłowych.

W tej fazie tworzenia oprogramowania wykorzystano nową metodę, dopasowującą szablony obiektów BIM do wyodrębnionych obiektów podstawowych wysokiego poziomu. Prace wymagały walidacji wstępnej identyfikacji obiektów dotyczącej fizycznego zestawiania ze sobą określonych obiektów. Zespół opracował też aparat do określania zależności semantycznych, umożliwiający wykrywanie typu powiązań między obiektami w oparciu o z góry określone reguły.

W efekcie powstało nowe narzędzie do wideogrametrii, które wprowadzono na rynek w celu umożliwienia generowania wysoce precyzyjnych pomiarów budowli. Popularnością cieszy się także nowo opracowany zestaw narzędzi do ekstrakcji obiektów podstawowych wysokiego poziomu (płaszczyzn, walców, stożków itp.) ze zbiorów danych chmur punktów. Przygotowano też plany integracji różnych elementów oprogramowania po zakończeniu inicjatywy.

Rezultaty projektu opisano w kilku czasopismach naukowych oraz rozpowszechniano wśród zainteresowanych stron. Wywarły one istotny wpływ na rozwój badań nad modelowaniem. Wykorzystanie pełnego potencjału metod BIM niewątpliwie przyczyni się do usprawnienia prac architektonicznych oraz zarządzania cyklem życia infrastruktury.